Концепция, описанная в данной статье, кажется настолько простой, что поражает тот факт, что никто не сделал этого раньше: нанести на глобальную карту массы и радиусы всех категорий объектов, от субатомных частиц до сверхскоплений галактик. Теперь, когда доктор Чарльз Лайнуивер и аспирант Вихан Патель все же осуществили это, результаты поднимают несколько очень интригующих и, возможно, даже тревожных вопросов.
Лайнуивер и Патель использовали логарифмический график, потому что ничто другое не могло охватить столь широкий разброс величин как по размеру, так и по массе. Некоторые области и вовсе «запрещены» известными законами физики, и там в дело вступает квантовая механика.
«Квантовая механика размывает саму природу того, что на самом деле означает быть единичным объектом [речь об элементарных частицах]», — сказал Патель.
Пожалуй, самая значительная часть схемы (ниже) — это черная линия, отделяющая область, помеченную как «запрещено гравитацией» (forbidden by gravity), от пространства, населенного знакомыми объектами. Вдоль этой линии расположены черные дыры.
«Чем больше масса черной дыры, тем ниже ее плотность», — объяснил Лайнуивер.
Хотя левая часть линии является теоретической, астрономы наблюдали диапазон размеров черных дыр от остатков коллапсирующих звезд до крупнейших сверхмассивных черных дыр, так что эта закономерность установлена и понята.
Однако, следуя по линии вверх, мы узнаем, что вся наблюдаемая Вселенная — область, находящаяся в пределах радиуса (объема) Хаббла, также находится на этой линии. Другими словами, если бы черная дыра была такого же размера, как видимая нами Вселенная, то она имела бы такую же плотность, как и Вселенная. Может быть, наша Вселенная является гигантской черной дырой? Если ответ положительный, то что это значит?
Лайнуивер отметил, что он и Патель не первые ученые, которые задаются вопросом, может ли вся Вселенная быть черной дырой, хотя другие пришли к этой идее иными способами. Мера массы, выбранная Лайнуивером и Пателем, включает темную материю и темную энергию (поскольку энергия и масса взаимозаменяемы). По мере того как Вселенная в радиусе Хаббла увеличивалась в размерах, увеличивалась и общая масса/энергия благодаря увеличению темной энергии. Миллиарды лет назад, когда радиус Хаббла был намного меньше, Вселенная также находилась на линии черных дыр, так что маловероятно, что ее положение является лишь совпадением.
Лайнуивер отмечает, что вокруг наблюдаемой Вселенной существует горизонт событий (речь о том, что 94% галактик Вселенной постоянно находятся за пределами нашей досягаемости), точно так же, как и вокруг черной дыры, и это лишь одна из параллелей между ними.
Однако Лайнуивер также подчеркнул, что Вселенная, являющаяся черной дырой, требует допущения, что все за пределами радиуса Хаббла представляет собой пространство Минковского с нулевой плотностью (грубо говоря, вакуум). Большинство космологов, в том числе Лайнуивер, считают это плохим предположением, оставив последствия своей глобальной карты неясными.
«Вселенная может быть вывернутой наизнанку черной дырой», — добавил он.
В целом ученый считает, что этот вопрос требует значительно большего обдумывания.
Препятствием для ответа на вопрос, является ли Вселенная черной дырой или, по крайней мере, чем-то связанным с ней, является то, что мы ничего не знаем о внутреннем устройстве черных дыр. Как отмечали Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз, общая теория относительности и квантовая механика дают разные ответы на подобные вопросы, и это противоречие никуда не делось.
Карта также поднимает вопросы о природе зарождения Вселенной.
«На меньшем конце место, где встречаются квантовая механика и общая теория относительности, — сказал Патель, — это наименьший возможный объект — инстантон*. Этот график предполагает, что Вселенная могла возникнуть как инстантон, имеющий определенный размер и массу, а не как сингулярность, которая является гипотетической точкой бесконечной плотности и температуры».
*Инстантон (англ. instant – мгновение) — особый вид флуктуации квантового поля в вакууме, при котором в нем спонтанно вспыхивает и гаснет сильное глюонное поле.
Хотя термин «сингулярность» в общественном сознании гораздо больше ассоциируется с Большим взрывом, Лайнуивер заявил, что люди должны лучше познакомиться с инстантоном, который он считает более правдоподобной моделью происхождения Вселенной.
Хотите еще больше космоса? Тогда подписывайтесь на наш Telegram-канал, где каждые три часа появляется новая познавательная публикация: https://t.me/thespaceway
